教案無人機第二課

課題第2課DYI無人機+試飛課程目的1.認識夾子積木無人機的構(gòu)成部件；2.掌握夾子積木無人機的組裝要領(lǐng)；3.掌握四旋翼無人機的飛行姿態(tài)原理；4.理解夾子無人機的基本操控辦法。工具和材料全套LiteBeeBrix夾子積木無人機、5號電池、停機坪、電腦、投影儀教學(xué)成果組裝并飛行LiteBeeBrix夾子積木無人機教學(xué)過程備注認識夾子無人機的構(gòu)成部分20min自我介紹（活潑生動的語言）師：哈嘍，大家好，我是你們的創(chuàng)客老師xx，歡迎大家再次回到我們的空中機器人課堂。第二頁回想第一課展示第一課課綱師：上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)空中機器人也就是無人機的有關(guān)知識，現(xiàn)在請大家先來回想下有關(guān)航空的知識。下面我們再來回想下什么是無人機，以及它的構(gòu)成及飛行原理、分類和應(yīng)用！第三頁本次課綱接下來進入本次課程。剛剛大家回想了有關(guān)無人機的某些概念及理論知識，由此我們算是認識了無人機。那同窗們想不想自己動手制作一架無人機呢？本次課程我們就來學(xué)習(xí)LiteBeeBrix夾子積木無人機的組裝知識及飛行姿態(tài)原理。如果大家掌握的好，我們還會進行試飛練習(xí)哦！第四頁認識夾子無人機的構(gòu)成部分師：首先，我們來認識下今天的主角：LiteBeeBrix夾子積木無人機，它屬于四旋翼無人機，重要由兩大系統(tǒng)構(gòu)成，分別是控制系統(tǒng)和動力系統(tǒng)。下面我們來逐個認識下：第五頁飛控解說飛控的作用，讓學(xué)生明白它的重要性。師：我們先來看下這款無人機的控制系統(tǒng)由什么構(gòu)成；它是由飛控、遙控器和接受機構(gòu)成。接下來解說飛控。師：飛控是無人機飛行控制系統(tǒng)的簡稱，是指能夠穩(wěn)定無人機飛行姿態(tài),并能控制無人機自主或半自主飛行的控制系統(tǒng),是無人機的大腦,。飛控的作用：導(dǎo)航：是解決“無人機在哪”的問題。如何發(fā)揮各自傳感器優(yōu)勢,得到精確的位置和姿態(tài)信息,是自駕儀飛控要做的首要的事情?？刂疲菏墙鉀Q“無人機怎么去”的問題首先得到精確的位置和姿態(tài)信息,之后根據(jù)任務(wù),通過算法計算出控制量,輸出給電調(diào),進而控制電機轉(zhuǎn)速。決策：是解決“無人機去哪兒”的問題。去哪兒可能是操作手決定的,也可能是為了安全,按照規(guī)定流程的緊急解決方案。第六頁遙控器和接受機理解完飛控，下面我們再來看下控制系統(tǒng)的另一部分：遙控器和接受機遙控器和接受機遙控器發(fā)送飛控手的遙控指令到接受器上，接受機解碼后傳給飛控制板,進而多旋翼根據(jù)指令做出多個飛行動作。油門：油門桿自動回中，屬于增量式油門。這種油門大小對應(yīng)的是盼望的速度大小。油門回中，多旋翼的盼望速度為零,也就意味著多旋翼在本地懸停。尚有一種油門桿不會自動回中，最低點為0%油門，最高點為100%油門。這種油門重要對應(yīng)的是盼望的推力的大小，稱直接式油。LiteBeeBrx油門屬于自動回中油門。第七頁電機師：無人機要起飛，動力系統(tǒng)無疑是最重要的，下面我們就進入動力系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。無人機的動力系統(tǒng)涉及了電機、電池和槳葉。先來看電機電機分有刷電機和無刷電機兩種有刷電機:最基本的構(gòu)成部分除了定子,轉(zhuǎn)子,尚有碳刷(電刷),有刷電機因此也叫碳刷電機,碳刷通過與繞組上的換向器(銅頭)接觸,讓電機得以轉(zhuǎn)動。但是由于電機高速轉(zhuǎn)動時,會帶來碳刷的磨損,因此有刷電機需要在碳刷用完之后,更換碳刷。而換向器也會磨損,因此在有碳刷時代的競賽電機,除了更換碳刷，還需要打磨換向器,讓換向器保持光滑。更換碳刷后還需要磨合,讓碳刷與換向器的接觸面積最大化,以實現(xiàn)最大電流來提高電機的轉(zhuǎn)速/扭矩。無刷電機:既然有刷有以上的弊端,于是無刷便應(yīng)運而生。無刷是把線圈繞在定子上,然后把磁鐵做成轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)動的是磁鐵,而不是線圈,因此就沒有了碳刷這個消耗品。電機的作用：多旋翼的電機重要以無刷直流電機為主,將電能轉(zhuǎn)換成機械能。它一頭固定在機架力臂的電機座,一頭固定螺旋槳,通過旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生向下的推力。不同大小、負載的機架,需要配合不同規(guī)格、功率的電機。第八頁電池師：無人機起飛需要電機提供機械能，而電機要運轉(zhuǎn)還得有能量來源，這就用到了我們接下來要學(xué)習(xí)的電池。電池重要用于提供能量?，F(xiàn)可用來做模型動力的電池種類諸多,常見的有鋰電池（LiPo)和鎳氫電(NiMh)。放電時,其放電倍率為0.2C。電池放電倍率是表達放電快慢的一種量度。鋰聚合物電池普通屬于高倍率電池,能夠給多旋翼提供動力。第九頁槳葉1、作用螺旋槳的作用重要是給飛行器提供升力。2、螺旋槳有正、反槳之分。槳葉高的一面為迎風(fēng)面,槳葉順時針旋轉(zhuǎn)則該螺旋槳為正槳,反之,則為反槳。3、參數(shù)普通螺旋槳會標有數(shù)值,如“6045”,前面兩位“60”代表槳（槳直徑是指槳轉(zhuǎn)動所形成的圓的直行)單為(in),背面兩位“45”代表槳角（槳距）同一片槳葉旋轉(zhuǎn)一圈所形成的螺旋的距離,就稱為槳距。槳的材質(zhì)現(xiàn)在市面上有的涉及碳纖槳、木槳、注塑槳。組裝要點20min第十頁組裝要點介紹師：理解了無人機的兩大構(gòu)成系統(tǒng)后，下面我們就來看下這款無人機它的組裝要點。第十一頁組裝LiteBeeBrix夾子積木無人機前需準備的清單師：首先來認識下組裝這款夾子積木無人機所需要的物品清單，以下圖第十二、十三頁安裝事項師：下面我們來看下這款無人機如何組裝，在組裝過程中需要注意哪些問題：老師按環(huán)節(jié)解說，完了讓學(xué)生自己動手實踐1.將2凸粒積木塊裝在機架上，兩邊各一塊。具體安裝參考PPT。將夾子部件單獨取出來（注意電機線的顏色有2個紅藍線；2個黑白線），具體安裝參考PPT。3.將夾子部分安裝到幾家上面夾緊，注意分辨電機線的方位，長的一方朝前，左上角和右下角為紅藍電機，右上角和左下角為黑白電機，對角線電機顏色要同樣。具體安裝參考PPT。4.安裝飛控，將機架安裝在飛控上，注意機頭方向（燈的朝向為機頭方向）。具體安裝參考PPT。5.將電機線連接到飛控板上（注意接線端子勿接反，金屬面朝下）。具體安裝參考PPT。6.將機架安裝在夾子上方。具體安裝參考PPT。7.（1）將電池安裝在積木中，注意電池線的朝向，電池線一端靠近機尾。如要開機則將電池端口連接飛控即可。（2）再將5凸粒積木塊安裝至機架上固定電池。具體安裝參考PPT。8.（1）用魔術(shù)貼扎帶固定LiteBeeBrix積木飛機。（2）最后將四個保護圈固定在電機座上，兩邊卡扣卡緊即可。具體安裝參考PPT。9.完畢安裝。如PPT。第十四頁安裝后的檢查師：同窗們，組裝完畢后是不是就能夠直接起飛呢？答案是no。諸多同窗覺得安裝完無人機后就全部已經(jīng)好了，其實還缺少非常重要的一步，就是檢查你安裝的無人機與否對的，無人機檢核對后續(xù)的飛行有很重要的影響，如安裝不對的會無法起飛甚至?xí)苯诱C。因此，下面我們就來一起檢查吧。（1）檢查LiteBeeBrix電機與否安裝對的。（2）檢查槳葉安裝與否對的。（3）檢查電機和飛控連接線與否對的。（4）檢查電機蓋安裝與否緊湊。（5）檢查保護環(huán)安裝與否緊湊。第十五頁翹槳小工具使用和電池充電師：在飛行當中，槳葉需要更換時，要用到翹槳小工具，把工具卡扣放在槳葉下方輕輕一翹即可。如果電池沒電了需要先把電池從飛行器中拔出來，將USB充電線一端連接電腦USB接口處或者輸出5V電的USB充電接口，另一端連接電池充電插口，充電時USB燈亮，充滿時USB燈滅，充電時間約為30-40分鐘。DIY無人機10min讓學(xué)生自己動手來進行組裝，老師在一旁觀察第十六頁DIY無人機師：下面就是大家一展身手的時候，請大家先把每一種部件按先后次序排列放好，然后就開始動手吧！安裝過程中有疑問的同窗及時告訴老師。我們有10分鐘的時間來完畢。組裝好后來記得按環(huán)節(jié)進行檢查哦！老師要在學(xué)生組裝完畢后，逐個進行安裝檢查。飛行姿態(tài)原理及實戰(zhàn)40min第十七頁飛行姿態(tài)原理及實戰(zhàn)師：同窗們，我們的無人機已經(jīng)組裝好了，下面就該進行飛行操作了。先用組裝好的無人機給學(xué)生演示飛行的不同姿態(tài)，然后提問。大家剛剛看到老師在飛行中有變換姿勢，那大家懂得無人機在飛行過程中都有哪些姿態(tài)呢？這就需要我們掌握飛行姿態(tài)原理第十八頁三軸、六個自由度運動師：首先是三軸、六個自由度運動無人機的飛行過程其實是在做三軸、六個自由度的運動。三軸分別為：X軸、Z軸、Y軸。六個自由度分別為：沿x軸平移，沿y軸平移，沿z軸平移，繞x軸轉(zhuǎn)動，繞y軸轉(zhuǎn)動，繞z軸轉(zhuǎn)動。我們通過圖片來理解下第十九頁繞軸運動師：剛剛我們學(xué)習(xí)了無人機在飛行中進行三軸、六個自由度的運動，那三軸、六個自由度分別是如何的運行過程呢？下面我們就來一一學(xué)習(xí)1）繞軸運動分別是：繞縱軸、繞橫軸、繞立軸。那么分別對應(yīng)的動作是什么呢？（老師用PPT動圖結(jié)合實際操作來演示）繞縱軸是做橫滾運動繞橫軸是做俯仰運動繞立軸是做偏航運動第二十——二十五頁無人機飛行姿態(tài)原理師：大家注意，本節(jié)課的重點來了。理解了無人機它能夠進行不同姿態(tài)的運動，下面我們來學(xué)習(xí)下這些不同的飛行姿態(tài)都是如何實現(xiàn)的，也就是它的飛行姿態(tài)原理。我們通過一組圖片來看下老師要通過PPT圖片成果現(xiàn)實模擬來呈現(xiàn)不同的飛行姿態(tài)原理。以四旋翼無人機為例，飛行姿態(tài)分別為：垂直運動、左右運動、滾轉(zhuǎn)運動、偏航運動、前后運動、側(cè)向運動。1）垂直運動2）左右運動滾轉(zhuǎn)運動偏航運動5）前后運動6）側(cè)向運動第二十六頁無人機飛行實戰(zhàn)師：有關(guān)無人機飛行姿態(tài)的原理我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了，下面該動真格了。我們以小組為單位，每個同窗需要將自己組裝的無人機進行試飛操作，時間15分鐘，在此期間有需要能夠找老師。